¿Qué son los fructooligosacáridos de cadena corta?

La oligofructosa es de naturaleza estable, segura y no tóxica cuando se utiliza como aditivo alimentario, y no es digerida por enzimas endógenas en el tracto gastrointestinal, sin dejar residuos en el animal#39;s cuerpo. Puede mejorar la microflora intestinal, promover el desarrollo intestinal animal, regular el metabolismo de proteínas y lípidos, promover la absorción de minerales, mejorar la inmunidad, y tiene el efecto de los antibióticos sin dejar residuos en el cuerpo, no produce resistencia a los medicamentos, y se llama un prebiótico (agente microecológico) [1].

1.Propiedades fisicoquímicas de los fructooligosacáridos

1.1 composición estructural

Los fructooligosacáridos (FOS), también conocidos como oligofructosa, sacarusa-fructosa-trisacáridos oligosacsacári, etc., tienen la fórmula molecular G-F-Fn (G es glucosa, F es fructosa, n = 1-3). Son un término general para las moléculas de sacarosa que se han combinado con varias d-fructosis a través de enlaces glicosídicos para formar sacáridos de sacarosa, tetrasacáride de fruca de sacarosa, pentasacáride de fruca de sacarosa y sus mezclas [2].

1.2 dulzor

fructooligosacáridosCon una pureza del 55% al 65% son un 60% más dulces que la sacarosa en masa; Aquellos con una pureza del 96% son alrededor del 30% tan dulce como la sacarosa y tienen una dulzura más fresca que la sacarosa [3].

1.3 viscosidad

En el rango de 0 a 70°C, la viscode los fructooligosacáridos es similar a la del jarabe de maíz alto en fructosa, y disminuye con el aumento de la temperatura [3].

1.4 pH y estabilidad térmica

Cuando el valor de pH ambiental es neutro, los fructooligosacárison muy estables a 120°C. Bajo condiciones ácidas (pH 3), son altamente susceptibles a la descomposición después de 70°C, y su estabilidad se reduce significativamente [3].

1.5 actividad hídrica

La actividad acuosa de la oligofructosa G es similar a la de la sacarosa, pero ligeramente superior para la oligofructosa [3].

Otras características de transformación

Tiene buena solubilidad, resistencia a altas temperaturas, inhibidel envejecimiento del almidón, no colorabilidad, propiedades que dan forma, resistencia alcalina, retención de agua y estabilidad, pero es pobre en no higroscopicidad [3].

2 efectos fisiológicos de la oligofructosa en los animales

2.1 optimización de la flora del tracto gastrointestinal

Los microorganismos en los intestinos de los animales se pueden dividir en tres categorías: una categoría es bacterias beneficiosas representadas por Bifidobacterium; Otra categoría son las bacterias nocivas representadas por el Clostridium; Y la categoría restante es bacterias intermedias. Cuando la flora beneficiosa es dominante, la microecología del cuerpo está en equilibrio; Por otro lado, cuando la flora dañina es dominante, el cuerpo animal se encuentra en un estado de subsalud o enfermedad.

Las bifidobacterias son un tipo de bacteria grampositiva no móvil sin esporas que existe en los intestinos de los animales de sangre caliente y los seres humanos. Después de años de investigación, se ha reconocido gradualmente que las bifidobacterias son bacterias intestinales beneficique acompañan a los animales durante toda su vida. Las bifidobacterias fermenta oligofructosa para producir ácidos grasos de cadena corta y algunos antimicrobianos, que pueden inhibir el crecimiento de bacterias patógenas exógenas y bacterias autócde deterioro en el intestino, reduciendo la producción de productos de fermentación tóxicos y bacterias nocivas. La reducción en la formación de metabolitóxicos puede reducir en gran medida la carga en el hígado para descomponer toxinas, lo que indirectamente la protección del hígado. La proliferación de las bifidobacterias también tienen la capacidad de mejorar el animal's sistema inmune y resistir a los tumores, y puede producir algunos nutrientes que el animal's cuerpo necesita [4].

2.2 promover el metabolismo intestinal

Los fructooligosacáridos pueden promover la peristalsis del intestino delgado, acelerar la degradación y eliminación de sustancias putrefacintestinal. Pueden tener el efecto de humedecer los intestinos, mejorando el carácter de las heces, previniendo y aliviel estreñimiento. Los fructooligosacáridos pueden proliferrápidamente las bifidobacterias, formando una película bacteriana en la mucosa intestinal que dificulta la colonización de los patógenos. Las bifidobacterias, mientras son cultivadas, también fermentfructooligosacáridos en grandes cantidades, produciendo ácido acético, ácido propiónico y ácido lác, que disminuyen el pH del lumen intestinal, inhidirectamente el crecimiento de bacterias patógenas y acelera el movimiento peristáltico en el lumen intestinal. Además, los fructooligosacáridos son solubles en agua, fáciles de comer, no absorbido por el cuerpo o las bacterias nocivas, puede estimular el reflejo de defecrectal, y tienen un efecto sinérgico con las bifidobacterias para desintoxicy neutralizar toxinas. Este método de desintoxicación del equilibrio microecológico es muy seguro y eficaz, sin efectos secundarios tóxicos [4].

2.3 regular el metabolismo del nitrógeno en el organismo

La inulina (un ingrediente natural que contiene una gran cantidad de fructooligosacáridos) promueve la expansión del ciego y la acididel contenido cecal. La inulina no tuvo efecto sobre el balance neto de nitrógeno, pero inhibió significativamente la digestibilidad del nitrógeno, lo que indica que la excreción de nitrógeno se desplazde los riñones a los intestinos. El balance entre la transferencia de nitrógeno ureico (plasma-ecum) y la transferencia de nitrógeno amoníaco (caec-plasma) fue positivo, indicando que la inulina causó una deposición positiva de nitrógeno ureen el cesio. Cuando se alimenta con una dieta que contiene inulina, la transferencia de nitrógeno urees alta, pero la mayor parte se reabsorbe en forma de amoníaco, lo que indica que las bacterias tienen una baja tasa de utilización. La inulina aumenta la concentración de aminoácidos libres en el ciego, pero el ciego reabsorbe muy pocos aminoácidos, por lo que la inulina aumenta significativamente la excreción fecal de nitrógeno e inhila la excreción urinde nitrógeno. Sin embargo, no hay efecto sobre la tasa de utilización total de proteínas. La inulina puede promover eficazmente la transferencia de nitrógeno ureico al intestino porque afecta la presión osmótica del intestino delgado, aumentando así la cantidad de urea al final del íleon. También es posible que la inulina aumente la descomposición de la urea al promover la reproducción de bacterias que descomponen la ureo al promover la difusión del nitrógeno ureico [4].

2.4 mejora el body's sistema inmune

Los fructooligosacáridos han sido considerados como un potenciador inmune que puede mejorar la función inmune de los animales, principalmente a través de los siguientes aspectos: (1) promover la proliferación de bifidobacterias y mejorar la función inmune de los animales. Las pruebas han demostrado que la ingestión de bifidobacterias vivas o muertas puede aumentar el cuerpo's y activar la actividad fagocíde los macrófagos, que es importante para mejorar el cuerpo 's capacidad de combatir infecciones y prevenir, inhibir y destruir las células tumorales. La colonización de los lactobacilos y bifidobacterias en la pared intestinal puede estimular el cuerpo para producir una respuesta inmune específica. Los fructooligosacáritienen efectos adyuvinmune inmunomoduladores. Los fructooligosacáridos tienen un efecto sinérgico sobre los lipopolisacáridos, que pueden mejorar las funciones inmuncelular y humoral. Además, los fructooligosacáridos también tienen un efecto antigénico, que puede causar una respuesta directa de anticuerpos. 3) puede activar el body's inmunidad humoral y celular. 4) los fructooligosacáridos tienen una función de prevención de enfermedades [4].

2.5 mejora el metabolismo de las grasas

Los fructooligosacáridos reducen el colesterol y la grasa neutra y mejoran el metabolismo de los lípidos. In addition to accelerating cholesterol metabolism by proliferating bifidobacteria and turning it into fecal sterols that can only be excreted in the stool, fructooligosaccharides, like all fibers, promote intestinal peristalsis, absorb bile acids, and reduce the synthesis and absorption of cholesterol. In addition, oligofructose is not absorbed by the body and cannot be synthesized into fat by the “glycolipid metabolism” pathway. Puede ser utilizado para prevenir la simple deposición de grasa causada por la grasa neutral excesiva [4].

2.6 promueve la absorción de minerales

Los fructooligosacáridos pueden promover la absorción de minerales como calcio, magnesio y hierro. Pruebas en ratas han demostrado que la ingesta de fructooligosacáridos puede mejorar significativamente el cuerpo's absorción de minerales importantes como calcio, magnesio y hierro, e incluso aumentar la densidad mineral ósea, que es de gran importancia para prevenir la osteoporosis. Los fructooligosacáridos como alimento pueden prevenir significativamente la disminución del hematocrito y hemoglobina en ratas después de la cirugía. Esto muestra que la oligofructosa puede promover la absorción de hierro y magnesio en el colon de la rata. La oligofructosa promueve la absorción de hierro principalmente en el íleon. El consumo de oligofructosa puede prevenir la anemia después de la gastrectomía, y el efecto es mejor que la inulina. El consumo de oligofructosa puede aumentar el volumen de la rat's fémur y la concentración de minerales calcio y magnesio, indicando que la oligofructosa puede promover la absorción de calcio y magnesio [5].

2.7 efecto sobre la histología gastrointestinal

Howard et al. encontraron que la adición de oligofructosa a la dieta de lechones dio lugar a una proliferación celular más rápida en la mucosa del ciego y el colon que en el grupo de control, y también impidió la atrofia del epitelide la mucosa. Se cree que esto se debe a que la oligofructosa, después de ser metabolizada por las bacterias, proporciona ácidos grasos de cadena corta como fuente de energía para la proliferación de células mucosas. Leavit et al. informaron ya en 1978 que el producto metabólico intermedio de las células, el butirato, es la materia prima preferida para el crecimiento de las células normales del colon, y puede promover la formación de células normales mediante la estabilización del ADN y la reparación de daños. Choi encontró que la longitud de las microvellosidades intestera era más larga que la del grupo de control después de agregar oligofructosa a la dieta de los pollitos de 3 días de edad. En cuanto al efecto de la adición a largo plazo de oligofructosa a la alimentación en el tracto gastrointestinal, se necesita más investigación. Bacibaciy bifidobacteria pueden inhibir el crecimiento de Salmonella [6].

3 proceso de producción de oligofructosa

3.1 método de fermentación microbiana para la producción de oligofructosa

El método de producción industrial de oligofructosa es principalmente la fermentación microbiana. Se seleccionuna cepa que puede producir altos rendimientos de oligofructosa del suelo y remolacha podri. Esta cepa pertenece al molde. Durante el experimento, las bacterias de partida fueron fermentadas para obtener un caldo de fermentación.

Las células en el caldo de fermentación fueron trituradas en un baño de hielo usando una trituradora ultrasónica, y el sobrennatante fue centrifupara obtener una solución enzimática. Para la reacción enzimse tomaron una solución enzimática, una solución de sacarosa con una concentración de 25 g/100 mL y un tampón de ácido foshidro-cítrico dissódico. Los resultados del análisis muestran que la tasa de conversión de sacarosa en sucralosa (el principal componente de oligofructosa) puede alcanzar más del 85%. Durante la reacción, debido a que los subproductos tienen un cierto efecto inhibidor sobre la reacción, si una cierta cantidad de sustancia contra-inhibi(como la glucooxid, etc.) se puede añadir, la tasa de conversión de oligofructosa será mayor [7]. Al mismo tiempo, de acuerdo con la composición de los productos de reacción, se utiliza un proceso de separación único para lograr una pureza del producto del 82%. La cepa seleccionada se utiliza como la cepa productora de fructooligosacárido, y el proceso de producción es el siguiente.

(1) equipos de producción: tanque de fermentación de semillas, trituradora ultrasónica, centrifugadora, dispositivo de calefacción, dispositivo de alimentación, reactor, dispositivo de secado y purificación, dispositivo de trituración y envasado, etc.

(2) descripción del proceso: las condiciones óptimas del proceso de fermentación son: pH inicial 6,0, temperatura 30°C, tiempo 25h. Las enzimas intracelular y extracelular de esta bacteria son activas y básicamente equivalentes. Por lo tanto, las células se romputilizando una triturultrasónica, y las enzimas intracelular y extracelular se recogen para las reacciones enzim. Las condiciones óptimas de reacción enzimson: temperatura 50°C, pH 6,0, tiempo 1 h, sustrinicial (sacarosa) concentración 25 g/100 mL. Esta bacteria tiene un alto rendimiento, y el proceso de producción es sencillo y fácil de implementar.

3.2 producción de fructooligosacáridos por fermentación celular inmoviliz.

Las ventajas de utilizar la fermentación celular inmovilizson que puede ser continua, hace pleno uso de las bacterias activas, es altamente automatizado y fácil de operar. Para utilizar la fermentación celular inmoviliz, las células primero deben ser inmoviliz. El proceso celular bacteriano inmovilizes el siguiente: el caldo de fermentación obtenido después del cultivo de la cepa se separa para obtener una célula bacteriana húmeda, y la célula bacteriana se añade a una solución de alginato de sodio prepreparada con una fracción de masa de 6% a 8%. La mezcla es agitada uniformemente bajo vacío, y luego pulverizada o pasado bajo presión a través de un tubo hueco de 0,6 mm para permitir que la mezcla homogénea caiga en una solución de CaCl2 de 0,5 mol/L 0,5 mol/L, de modo que forme granos de gel. Después de endudurante 20-30 minutos, se filtra y se carga en una columna de lecho fijo o en un reactor de lecho fluidiz[3].

3.3 método enzimático o celular inmovilizpara producir oligosacáridos

La oligofructosa obtenida por el método enzimo o celular inmovilizpara la producción de oligofructosa no es alta, alrededor del 50% al 60%. La razón es que el método enzimproduce oligofructosa mientras genera un subproducto de glucosa, lo que inhila la conversión posterior de sacarosa, por lo que el producto contiene una cantidad considerable de glucosa y sacarosa no actuada. Utilizando Aspergillus niger y otras enzimas (isomerasa, glucosa oxid) métodos coencapsulados o sinérgicos, en la producción de fructooligosacáridos, el subproducto glucosa isomeriu oxid, levantando así el efecto inhibitde la glucosa, y se obtuvieron fructooligosacáridos con contenidos de 63% y 71% respectivamente [6].

3.4 producción de fructooligosacáridos por el método de la doble enzima

El método de doble enzima para la producción de fructooligosacáridos utiliza la fructosa transferasa para convertir la sacarosa para producir fructooligosacáridos ordinarios como materia prima. Bajo las condiciones de 30°C y pH 5, glucosa oxidy catalasa se utilizan en una reacción sinérgica con el 30% del azúcar total. Después de 17 horas de aireación en las condiciones arriba mencionadas, se obtienen los fructooligosacáridos [8].

4. Métodos para la separación y purificación de fructooligosacáridos

4.1 cromatografía

Cromatoes un método que utiliza un adsorbente específico para separar y puri55% de fructooligosacáridos por el principio de cromatode adsor. Después de los procesos de adsor, lavado, elución y concentración, un lodo o polvo de fructooligosacáridos con un contenido de fructooligosacáridos de más del 95% se puede obtener, y el efecto de separación es relativamente bueno. Sin embargo, este proceso requiere el uso de disolventes orgánicos, resultando en altos costos de producción. El portador de adsortambién es limitado, que es mucho más alto que el precio de la oligofructosa de achiy y carece de competitividad en el mercado [9].

Equipo de procesamiento de lecho fluidizado de resina 4.2

El uso de la resina fluidizlecho equipo de procesamiento para puri55% de oligofructosa es un método que se ha desarrollado recientemente en Japón y Corea del sur en los últimos años. La parte clave de este método radica en el diseño y fabricación del equipo. Con un equipo bien diseñado, la oligofructosa puede ser puricon una pureza de más del 95%, y todos los materiales pueden ser utilizados plenamente con un mínimo de residuos. Aunque la inversión en equipos es relativamente alta, se puede lograr una producción continua a gran escala, y la operación es más simple y más práctica, con una tendencia hacia una producción más limpia [9].

4.3 filtración por membrana para separar oligofructosa

El proceso de filtración por membrana se utilizaba originalmente para el tratamiento del agua. Con la mejora del proceso de membrana y los cambios en la tecnología de tamaño de poros de membrana, se ha introducido gradualmente en el campo de la separación y purificación de materiales y se utiliza en la producción industrial, logrando buenos beneficios económicos. Hebei Welkin Pharmaceutical Co., Ltd. cooperó con otras empresas para investigar el uso de equipos de filtración por membrana y obtuvo oligofructosa con un contenido de alrededor del 80%, que tiene un alto rendimiento. Si la separación continúa, también se puede obtener oligofructosa con un contenido superior al 90%.

5 aplicación de oligofructosa en pienso

A principios de la década de 1980, los estudiosos extranjeros comenzaron a interesen en las bacterias beneficiosas que se encuentran naturalmente en los intestinos de los animales. Trataron de encontrar una sustancia que pudiera promover el crecimiento y la reproducción de bacterias beneficiosas en los intestinos, pero no sería absorbido y utilizado por las bacterias dañinas y el propio ganado. Se descubrió que las sustancias de azúcar de cadena corta, también conocidas como oligosacáridos funcionales, tenían esta función. A mediados y finales de la década de 1980, Japón fue el primero en desarrollarlo como aditivo alimenticio para su uso en la industria de piensos.

La comunidad de nutrición animal en China sólo entró en contacto con este tipo de aditivo a finales de la década de 1990. Los fructooligosacáridos por sí mismos no tienen un efecto significativo en el cuerpo animal. Su efecto se debe principalmente a su efecto proliferativo sobre las bifidobacterias en el cuerpo animal, lo que aumenta la tasa de crecimiento de las bifidobacterias, y en consecuencia, bajo la condición de que el recuento bacteritotal en el intestino animal sigue siendo el mismo, las bacterias dañinas en el intestino se inhiben en diversos grados. Además, oligofructosa funcional tiene el efecto de aumentar el aumento de peso diario, la tasa de conversión alimentaria, la resistencia a las enfermedades del cuerpo animal, y la reducción del número de bacterias patógenas como Escherichia coli y Salmonella en el tracto digestivo y los productos del ganado. La oligofructosa funcional es uno de los aditivos alimentarios con gran potencial de desarrollo [10].

6 limitaciones actuales del desarrollo

El desarrollo de la oligofructosa en China se ve afectada principalmente por dos factores: uno es el nivel de tecnología de producción. La fermentación de oligofructosa ha sido exitosa, pero la tasa de conversión es baja y la tecnología de extracción restringe el proceso de producción industrial; El otro son los beneficios económicos. Las ventas de oligofructosa se ven afectadas por la competencia de otros oligosacáridos (oligosacáridos de Malta, oligosacáridos de soja), y los beneficios económicos no son evidentes, afectando así su desarrollo [6].

7 perspectivas de aplicación

Durante medio siglo, la aplicación de antibióticos ha promovido en gran medida el rápido desarrollo de la industria ganad, pero sus efectos secundarios también se han hecho cada vez más evidentes. El uso extensivo de antibióticos ha hecho que las infecciones endógenas o superinfecciones en los animales sean cada vez más graves, lo que ha debilitado la función inmundel ganado y las aves de corral, e incluso puede suponer una amenaza para la salud humana a través de la cadena alimentaria. Como un nuevo tipo de aditivo alimenticio, los oligosacáridos pueden ser utilizados específicamente por bacterias beneficiosas en animales, inhibide la flora dañina y jugando un papel similar al de los antibióticos. La oligofructosa es abundante y barata, por lo que es uno de los tipos más importantes de aditivos oligosacáridos. A medida que las personas adquieren una comprensión más profunda de la oligofructosa y llevar a cabo más investigación, sus perspectivas de aplicación sin duda será cada vez más prometedor [11].

Referencias:

[1] Huang Haiqing, Wang Yizhen. Aplicación e investigación de la oligofructosa en la alimentación animal [J]. Feed Wide Angle, 2002 (16): 26-27.

[2] Xu Xilin, Lin Qingsheng, Lai Fengying. Producción de fructooligosacáridos a partir de la fermentación de sacarosa [J]. Ciencia y tecnología de la industria alimentaria, 1997 (4): 34-37.

[3] Wang Shihua, Peng Limin, Zhang Hui, et al. Desarrollo y aplicación de fructooligosacáridos [J]. China Dairy Industry, 2002 (2): 31-34.

[4] Tang Shengqiu, Dong Xiaoying, Zou Xiaoting. Oligofructosa y su aplicación en la alimentación animal [J]. Mundo aditivo, 2003 (10): 40-42.

[5] Yang Yuange, Luo Faxing. Oligofructosa - un nuevo tipo de base funcional de los alimentos [J]. Industria azucarede caña de azúcar, 2002 (3): 35-39.

[6] Wang Shihua, Bai Wenzhao, Luo Jinhua, et al. Aplicación de oligofructosa en pienso [J]. Cereales, aceites y piensos, 2002 (3): 25-26.

[7] Tang Jun, Zhang Haitao. Propiedades de oligofructosa y nuevo proceso de fermentación para su producción [J]. Industria química y tecnología de ingeniería, 1999, 20 (2): 11-12.

[8] Wang Duoren. Desarrollo de oligofructosa [J]. Guangxi caña de azúcar, 2002(4): 29-34.

[9] Li Xiuqin, Yang Xinghui, An Suxin. Método de purificación de oligofructosa [J]. Hebei Chemical Industry, 2003(1): 4-7.

[10] Lin Qinlu, Qin Dan, Jin Yanghai. Producción y aplicación de factores funcionales de oligofructosa [J]. Comida y nutrición China, 2002 (4): 20-22.

[11] Yao Jianguo, Xia Dong, Li Ruzhi. Un nuevo tipo de aditivo para la alimentación animal, la oligofructosa [J]. Mundo aditivo, 2000 (5): 15-16.